水稻基因:​一万年前的人工选择

发布: | 发布时间:2011-06-13,星期一 | 阅读:1,787
来源:科学松鼠会

1960年代亚洲掀起了稻米种植的“绿色革命”:通过人工选择拥有特定基因的品种来提高产量。不过,一项新的研究指出从10000年前的稻米种植开始时,农民们就已经开始了他们的绿色革命。

现今所有的栽培稻(Oryza sativa),都拥有共同的祖先普通野生稻(Oryza rufipogon)。栽培稻有两个亚种,颗粒较短的粳稻和颗粒较长、主要在东南亚和中国南部种植的籼稻。1960年代,亚洲的稻米种植者利用人工选择促成半矮杆基因(semi-dwarf1,SD1)的突变增加了稻米产量。矮杆植物用于生长的能量和养分少,结实更多,不易倒伏。

SD1基因产生的酶会影响稻米茎叶生长的生化过程,名古屋大学的松冈信(音译,Makoto Matsuoka)研究小组检视了SD1基因的突变历史,他们将携带这一突变体的基因注入细菌体内,并观察产生的酶,以此判断不同SD1突变体造成的影响。松冈小组发现了一种野生稻中不存在而较多出现在日本粳稻中的古代突变体SD1-EQ与矮杆性状关联紧密,可能经过人工选择。接下来他们研究了粳稻、籼稻、野生稻基因组中于SD1相近的基因变异。一般来说,如果一种基因是经过选择的,不同个体中的邻近基因显示的变异会少得多。结果他们发现日本粳稻中SD1邻近基因的变异只有2%出现在野生稻身上(而籼稻还有75%),说明实际上SD1的突变体在古代已经过选择。

松冈小组发表在《国家科学院院刊》上的论文总结说日本粳稻中的矮杆基因突变体SD1-EQ的选择在稻米栽培开始时就已出现。粳稻和籼稻的分化在栽培稻之前就已经出现,并有各自独立的栽培过程。而籼稻中出现的SD1-EQ可能来源于两个亚种的杂交繁育。这一结果也与考古植物学相符。野生稻为了吸收深处水分,会生长得高大杆长。而古代农民在湿地上种植稻米,不需要吸收深处的水分,这可能在有意无意间促成了基因突变的人工选择,尽管他们并不知道SD1-EQ基因的存在。

 

来源:《科学》网站6月7日报道PNAS 6月6日论文摘要

 



 

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